提到碳化硅(SiC),人們的第一反應(yīng)是其性能優(yōu)勢,如更低損耗、更高電壓、更高頻率、更小尺寸和更高結(jié)溫,非常適合制造大功率電子器件;如果說到應(yīng)用,大多數(shù)人都會說它成本太高,推廣起來需假以時日,等等。事實上,在一些有性能、效率、體積、散熱,甚至系統(tǒng)成本有要求的應(yīng)用中,典型代表行業(yè)如電源。
那么,基于如此明顯的優(yōu)勢的碳化硅材料制成的碳化硅肖特基器件能帶來哪些優(yōu)勢呢?
1、器件自身優(yōu)勢:擊穿電壓高(常用電壓有650V/1200V)、可靠性高(結(jié)溫175℃ )、開關(guān)損耗小和導(dǎo)通損耗小、器件反向恢復(fù)時間幾乎為0,且恢復(fù)電壓應(yīng)力較?。▍⒖枷聢D),有利于降低系統(tǒng)噪聲,提高EMI裕量。
2、應(yīng)用優(yōu)勢:在CCM PFC電路中,碳化硅肖特基較小的反向恢復(fù)電流可以降低主功率MOSFET開啟瞬間的電流應(yīng)力,從而使它能夠以較少的熱損失轉(zhuǎn)換電能,硅半導(dǎo)體必須大得多才能實現(xiàn)相同的性能。這體現(xiàn)在產(chǎn)品上,即碳化硅肖特基在降低電源溫度提高轉(zhuǎn)換效率的同時還能顯著減小電源的尺寸,這將為制造商帶來巨大的效益。
功率半導(dǎo)體作為電力系統(tǒng)的組成部分,是提升能源效率的決定性因素之一。在肖特基發(fā)展歷程中,追求更低損耗是行業(yè)一直以來的共同目標,肖特基器件損耗主要由導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗導(dǎo)致,且無用功損耗會以發(fā)熱的行式釋放,使電源溫度升高。
從設(shè)計人員的角度來看,正向壓降與電容二者之間的平衡至關(guān)重要,而使用新工藝可以帶來更優(yōu)的綜合性能。目前碳化硅肖特基產(chǎn)品工藝節(jié)點大致可以分為4個:
第一代產(chǎn)品芯片厚度以300μm以上為工藝節(jié)點,常見厚度為300μm、350μm、390μm厚度。此工藝制造的芯片厚度較厚,對加工過程中減劃、金屬化等等工藝要求較低,但是缺點也是顯而易見的,由于芯片較厚故很難在正向壓降和電容之間得到一個較優(yōu)的綜合性能,目前國內(nèi)少部分廠家還沿用此工藝。
第二代產(chǎn)品以芯片厚度為250μm為代表。目前國內(nèi)廠家量產(chǎn)產(chǎn)品大多采用此節(jié)點工藝,維安第一代產(chǎn)品也是基于此節(jié)點工藝進行開發(fā)(目前已經(jīng)更新到第三代),但是此工藝較國際一線大廠還有一定差距。
第三代產(chǎn)品以芯片厚度150μm為代表。這個工藝節(jié)點也是國內(nèi)大多數(shù)廠家在21年底到22年初推出的新工藝平臺,大部分廠家目前還正在處于研發(fā)階段,部分國際一線大廠量產(chǎn)產(chǎn)品采用150μm工藝節(jié)點,例如CREE C6系列在此節(jié)點工藝進行開發(fā),但此工藝具國際最優(yōu)水平還有一定差距。
第四代產(chǎn)品以100μm厚度為代表。此工藝水平為目前國際最優(yōu)量產(chǎn)水平,國際上英飛凌C6等產(chǎn)品采用此節(jié)點工藝進行開發(fā),得到VF和電容性能的綜合優(yōu)勢,維安目前量產(chǎn)主推工藝也是采用此節(jié)點,工藝水平領(lǐng)先國內(nèi)主流1代~1.5代水平。
3年的潛心研發(fā),加之在開發(fā)過程中不斷自我優(yōu)化迭代,維安碳化硅肖特基產(chǎn)品歷經(jīng)250μm、150μm、100μm三次更新,目前量產(chǎn)產(chǎn)品全部采用100μm節(jié)點(維安第三代)薄片工藝,通過降低芯片厚度降低導(dǎo)通損耗和使用縮小有效結(jié)面積的方法降低電容,使器件電流密度,導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗等器件參數(shù)性能優(yōu)于同行業(yè)水平。
手機等消費類電源、太陽能逆變電源、新能源電動汽車及充電樁、工業(yè)控制特種電源……作為一個重要的快速發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域,電源行業(yè)的發(fā)展受益于功率器件技術(shù)進步,反過來又推動了功率器件的研發(fā)制造活動。在電源模塊中使用碳化硅肖特基器件,具有以下優(yōu)勢:
· 開關(guān)損耗極低;
· 較高的開關(guān)頻率;
· 結(jié)溫高,從而降低了冷卻要求和散熱要求;
· 更小封裝,適合更緊湊的方案;
維安碳化硅肖特基推出以下系列產(chǎn)品:
維安產(chǎn)品仍在不斷自我優(yōu)化,持續(xù)推出損耗更小,開關(guān)速度更高的碳化硅肖特基器件。維安碳化硅,讓您的電源效率更高、工作溫度更低。
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